引言近年来,低功耗电子设备和无线传感器网络在民用和军事领域得到了广泛的应用[1-2].然而,这些设备大多依靠电池作为电源,到目前为止,化学电池仍有许多问题待解决,例如寿命短、体积大、对环境污染严重.此外,更换电池或为电池充电非常麻烦,有时甚至不切实际,例如人体内部的传感器[3-4].因此,为了避免更 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言物联网技术的蓬勃发展开启了万物互联的时代,带领人类进入一个智能化的世界,如智能可穿戴设备、智慧家居、智能工业等[1-2].物联网的基础是数以亿万计的广泛分布的智能传感器,可以进行信息和数据的获取、分析、处理和传输[3-5].然而,如何为这些分布范围广、数量大的传感器提供长期有效的电能是物联网技术 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言超材料是一种具有人工周期性设计的复合材料,它具有天然材料所不具备超常物理特性[1-4].例如,由亚波长结构组成的声学超材料具有可以抑制声波或弹性波传播的带隙[5].超材料的应用主要包括机械波衰减[6-8]、低频隔振[9-11]和能量采集[12-13]等.实际的工程中,如一些特殊工况下(飞行器帆板 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言高性能能量俘获技术对状态监测传感器网络的可持续性供能具有重要意义,能够弥补传统电池容量有限且需要及时更换的缺点.这种技术广泛应用于汽车胎压监测[1-2]、机械设备运行故障监测[3-4]、人体健康状态监测[5-6]以及物联网环境信号监测[7]等场合.非线性多稳态技术[8-10]是一种常见的能量俘获 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言无线监测技术在设备监测和安全监测等领域的应用越来越广泛[1-3],但无线监测系统的续航问题一直制约其发展,化学电池供电存在维护成本高、环境污染和寿命有限等问题[4].振动能量俘获技术可以将环境振动能收集并转换为电能,有望实现无线监测系统自供电[5-8].压电悬臂梁俘能器具有结构简单、尺寸紧凑等优 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言能量的循环利用已经成为世界范围内具有重大意义的科学难题.与此同时,能量收集已经成为一种新兴的技术,它可以将环境中冗余的能量转换为电能,在微电子设备的自供能设计领域有着不可限量的应用前景,受到国内外研究者的广泛关注[1-3].风能是一种常见的能源,风力发电机是一种典型的能量转化装置,可用于实现风能 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言振动能量俘能器是被认为一种有潜力、能替代的能量源,能够有效持续为低功率微机电系统供能[1-3].振动?能量转换机理通常包括压电式[4-5]、电磁式[6]、静电式[7]和摩擦电式[8-9].由于压电式在易制作、高能量密度和无电磁干扰等方面具有巨大优势,已经成为国内外****研究的热点.流激振动广泛 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言由传统化石能源导致的气候变化和环境恶化等问题促使人类寻找一种绿色可再生的清洁能源以实现人类社会的可持续发展[1].低频机械能广泛存在于波浪[2]、桥梁和轨道的振动[3]、人体运动[4]、交通工具的振动[5]、流致振动[6-7]等,被认为是一种具有巨大利用价值的高熵能量[8],并在自供电传感器、工 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言近年来,压电材料因其具有能实现电能和机械能互相转换的特性,在工程结构中日益受到重视[1-2],被广泛应用于结构的形状控制、振动和噪声控制、损伤检测等领域[3-4].从机械振动中提取能量的特性极大满足了传感器自给供电的经济需求与生态需求,因此压电材料广泛应用于俘能器中[5-6].到目前为止,最常用 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言压电材料所存在的正逆压电效应是应用最为广泛的一种机电耦合效应,基于这两种效应能实现机械能与电能之间的相互转换[1].压电材料因其正压电效应,即在外力作用下产生电荷的效应,常被应用在传感和能量俘获等领域.如刘客等[2]通过在螺栓球和杆件上外贴压电陶瓷片,有效地实现了对螺栓球节点内部螺栓连接松紧状态 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言高超声速飞行器近年来已成为国际研究热点,以美国为代表的发达国家先后开展了大量研究[1]-[3],其中高超声速飞机[2]因具有水平起降和宽速域飞行等优势,在军事和民用方面均具有巨大潜力.2013年,美国洛克希德?马丁公司公布了SR-72高超声速无人侦察飞机概念[4],以此作为SR-71的后继机.2 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言存在于自然界中(如大肠杆菌[1])或是人工合成的(如Janus粒子[2])活性粒子(activeparticles)能够将其周围环境中各种形式的能量转化为空间运动的动能,驱动自身运动并扰动周围流场.包含大量活性粒子的悬浮液被称为活性流体(activefluids).被动粒子(passivepar ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言先进结构材料基于微纳米结构设计,其宏观力学性能依赖于微纳米结构,具有跨尺度力学特征[1-4].对其跨尺度力学性能的准确模拟,需要采用从微观的离散MD(moleculardynamics)模拟到宏观的连续介质表征.然而从离散体系到连续介质体系的过渡是面临的挑战性科学和技术难题.原子模拟理论和方法的 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言多次透射公式(multi-transmittingformula,MTF)是由廖振鹏等[1-2]提出的一种基于离散参考点表示的局部人工边界条件[3-4],具有普适性、易实施和精度可控等优点.近年来,MTF被广泛地应用于复杂地形场地[5-7]、多种介质场地[8-10]和大型结构[11]的地震反应分 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言在极区,平整冰与海洋结构物间的相互作用形式主要为挤压破坏和弯曲破坏,冰层受结构物作用产生断裂破碎、裂纹扩展和滑移清除过程[1-4].在某些特殊情况,结构物需要上浮穿透冰层破出水面,对冰层施以自下而上的垂向载荷,而冰层垂直贯穿破裂过程十分复杂.学界对冰与结构物垂直相互作用的研究还不充分,国内外相关 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言在机械零件中带孔零件占比为50%~80%[1],因此孔加工在金属切削加工中占有重要地位.孔加工约占金属切削总量的33%[2],而深孔加工是孔加工中的一个重要领域.镗杆在深孔加工中应用广泛,当镗杆的长度与直径比大于5时便容易发生颤振,从而导致零件的加工质量大幅下降[3-5].因此,对镗杆进行减振就 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言固定翼飞机一直面临着高速和低速飞行性能要求的矛盾:后掠翼可以有效降低激波阻力,但在亚音速状态下飞行效率低;平直机翼在低速飞行时具有较好的飞行性能,但在跨音速区域,受到的激波阻力却急剧增长.变后掠机翼可同时兼顾高低速两个方面的要求.从20世纪30年代以来,变后掠翼飞机经历了长达近百年的发展.早期的 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言软骨是人体关节中非常重要的一种承重组织[1-2].它不仅可以减少关节的运动摩擦,而且能通过增大关节的接触面积来分散载荷、减少应力集中.软骨由纤维、蛋白聚糖、软骨细胞和大量的水分组成[1].根据内部纤维结构,软骨通常分为3层[1]:表层(占比10%~20%)、中层(占比40%~60%)和深层(占比 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言近年来,中国的近海工程迅猛增加,如人工岛,跨海桥梁等,对近海结构的研究日益受到人们的重视.由于上述工程常年遭受波浪的威胁,其支撑结构可能承受着强度相当大的波浪力,而支撑结构广泛使用了多柱体,柱体截面形式不再局限于圆形,因此对非圆多柱体体系中波浪力的研究可为实际工程提供一定的理论指导.近海工程中对 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01近几年来,随着高性能计算机和大数据科学的快速发展,机器学习方法在各个领域得到了越来越多的应用.力学学科在过去几十年积累了大量的数值模拟数据、实验测量数据和现场监测数据,这些大规模、高维度的数据蕴含了丰富的物理特征,但传统方法无法有效地处理这些庞大的数据群.机器学习方法可以从巨量的数据海洋中挖掘有用的 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言流体运动广泛存在于工程应用中,例如航空航天工程、海洋工程、土木工程等领域.理论上,流体运动可用纳维?斯托克斯(Navier?Stokes,N-S)方程描述.但对流项的存在使得该方程具有高度非线性、多尺度特性,给方程求解带来巨大困难,方程仅在少数情况可求得解析解或近似解.复杂流动问题的研究通常借助 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言近年来,主动颗粒(activeparticle)的概念逐渐进入人们的视野.流体中的主动颗粒通常指具有自推进能力的微型颗粒物,例如游动的细菌[1]和浮游生物[2]等微生物,或医用微纳机器人[3].研究主动颗粒的行为特性有两个方面的意义:从微观角度上,单个颗粒的运动决定了其自身的状态.例如,浮游生物 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言湍流广泛存在于自然界和工程应用中,准确认识和预测湍流现象十分重要.湍流的研究有近百年的历史,人们由理论、实验、和数值模拟方向出发取得了一系列的研究成果[1].然而,在以航空航天为代表的工程应用中,流动几何边界往往较为复杂,且流动雷诺数较高,研究的难度很大,相应流动的基本规律和预测模型仍有待进一步 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言密集颗粒流及气粒两相流大量应用于食品和药物加工、石油化工和能源转化等行业.由于颗粒与颗粒之间及气体与颗粒之间存在强烈的非线性耗散作用,密集颗粒流及气粒流动中往往会出现复杂的非均匀多尺度流动现象[1-5].近年来,国内外诸多****致力于采用数值模拟方法来研究这种复杂流动,目前针对颗粒相的数值模拟 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言大涡模拟(large-eddysimulation,LES)是湍流研究中一种重要的数值模拟方法[1].与直接数值模拟(directnumericalsimulation,DNS)和雷诺平均(Reynolds-averagedNavier-Stokes,RANS)方法相比,大涡模拟可以在分辨率相对 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言网格生成是计算流体力学(computationalfluiddynamics,CFD)数值计算的第一步,也是未来CFD六大重要研究领域之一[1-2].在现代CFD应用过程中,自动生成复杂构型的高质量网格(包括网格自适应)依然是一个重大挑战性问题.自动化程度和网格质量是网格生成过程中最重要的两个问 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言流场中的目标识别是国内外一致公认的技术难题与重要方向,如水下物体的目标识别,对海洋资源的经济开发和领海的军事研究尤为重要[1].目前对流体中目标识别主要通过光信号或声信号[2]进行,实现目标的定位与识别.然而,基于光信号与声信号的方法各有不同的难点,如光信号等在水中穿透能力有限、信号衰减快等[3 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言本征正交分解(properorthogonaldecomposition,POD)是一种统计分析、简化数据集的方法.对于一个函数系综,例如在实验中获得的数据,POD可以给出一组模态分解的基,具有很多应用中所需要的良好的性质.其中,最引人注目的就是最优性(optimality),即POD给出了采用 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言在研究泥沙、岩土、粉体等颗粒材料宏观力学行为时,通常在连续介质力学框架下建立其唯象本构模型,通过引入内变量来描述颗粒材料的路径相关、历史相关等特性[1-5].虽然基于连续假设的唯象本构模型在描述颗粒材料宏观力学特性时具备很好的工程适用能力,但是颗粒材料由于其自身的离散特性,具有摩擦性,剪胀性,压 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言无损检测技术于20世纪50~60年代开始得到广泛应用,在无损检测的初级阶段,其技术和任务都较为简单,在技术手段上可选择的并不丰富,主要采用超声、射线等技术;在任务上主要是检测结构或试件是否存在缺陷或者异常,其基本任务是在不破坏结构或试件本身的情况下发现其中的缺陷,以满足工程需要.随着各方面技术的 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言强化传热技术在能源动力、石油工程、航空航天、化工等领域具有广泛的应用前景,而利用电场进行强化换热,能够有效减小换热器的体积和重量,提高能源利用效率[1-2].电场强化沸腾换热技术通过电场力控制气泡的生成、脱离、变形与运动[3-5],降低气泡脱离尺寸[6-7],加速气泡脱离频率[8],从而实现换热 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言物体撞击液面广泛存在于自然界和工业过程,如昆虫水上行走、弹丸入水、湿法喷淋除尘、原料油催化裂化等[1-5].撞击过程包含液滴飞溅、空穴发展、毛细波传播、气体携带等复杂的流动现象[6-11].物体与气?液界面的相互作用对上述过程有重要影响,对物体撞击液面行为的研究能够为相关工业过程参数设计提供理论 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言颗粒移动床在工业生产中具有很广泛的应用,如燃料热解气化[1],烟气除尘[2],高温散料余热回收等[3-4].颗粒移动床内的流动特性是工艺设计与优化运行的重要基础,尚待深入地揭示.现有的描述移动床颗粒流的研究方法有离散元方法(DEM)和连续性假设方法.离散元方法从单个颗粒出发研究每个颗粒与其他颗粒 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言空腔流激振荡是工程中常遇到的一类问题,它是指流体在流经开口结构时,边界层在开口前缘发生流动分离并形成不稳定的自由剪切层,在满足一定的流速和几何特征条件下,会引起剪切层发生稳定的自持振荡,产生很强的周期脉动压力,并通常引起高幅值纯音噪声辐射、附加阻力甚至是结构疲劳.以往对空腔流激振荡的研究主要集中 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言随着智能材料和传感器技术的发展,对各类柔性结构的健康监测和主动控制得到了越来越多的应用.在航天领域,对于大型柔性空间结构,尤其是大型天线及反射器,其结构变形的掌握程度直接关乎其性能和精度[1],在结构完整性监测和故障诊断上也很重要;在医疗器械领域,先进柔性穿刺针和其他微创手术工具对于精确地识别其 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言混凝土结构是建筑、交通、水利等领域的重要基础材料,其可塑性高、耐久性好是受广泛应用的主要原因.但混凝土抗拉强度远低于抗压强度[1],结构在服役期间受外界载荷的影响容易产生裂缝[2],裂缝的出现不仅会降低结构刚度,还为外部侵蚀介质的侵入提供了快捷通道,从而加速内部钢筋锈蚀[3-4]、降低结构承载力 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言自然界存在的天然黏土通常是K0固结与结构性并存的状态[1-2],而K0固结又按照当前竖向应力是否大于先期固结压力而分为K0正常固结与K0超固结黏土.大量的室内试验以及现场测试表明,K0正常固结黏土由于初始固结为偏压固结,与等方向正常固结黏土相比,其在大主应力与先期固结压力一致的情况下,K0固结黏 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言力学系统的对称性与守恒律密切相关.通过研究对称性而探索或发现复杂力学系统的守恒律,这是分析力学研究的一个重要方面[1-2].Lie对称性[3-9]、Noether对称性[10-20]和Mei对称性[21-28]是3种概念不同的对称性方法.利用对称性和守恒律,可以简化动力学问题甚至求解力学系统的精 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言振动同步可以表征为运动系统根据内部子系统之间的耦合效应调整特征量的变化频率,并使子系统的位移、速度等变量具有一致性和统一性.近年来,由于同步在非线性耦合混沌系统[1-2]、复杂网络系统[3]、多轴控制系统[4-5]、振动筛系统[6-7]等工程技术中具有很高的应用价值和良好的应用前景,已成为国内外 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言空间机器人在碎片清理、在轨维修、在轨装配等在轨服务(OOS)任务中发挥着重要的作用[1].与单机械臂相比,空间双臂机器人可以提供更大的负载能力和更好的稳定性[2].然而,双臂协调操作时末端执行器与目标接触形成闭链系统,闭链约束的引入会极大地限制双臂协调操作的工作空间.为了对翻滚目标的抓捕策略进行 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言气相爆轰波是一类超声速传播的燃烧波,依靠强激波压缩实现自点火,燃料燃烧释放的热量维持前导激波的自持传播,同时波后产物的温度和压力急剧增加.相比依赖于热质输运过程进行点火的爆燃燃烧,基于爆轰燃烧的推进系统具有热循环效率高、能量转换迅速的特点.现有的爆轰燃烧推进系统主要包含利用正爆轰波(normal ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言气相介质通常存在非均匀性,区别于经典的气相爆轰理论,非均匀气相介质的爆轰机理研究面临许多挑战性的基础理论问题.研究非均匀气相介质的爆轰过程具有极为重要的实际应用价值,可以为工业安全防护和爆轰推进设计提供重要的理论和技术支持.在可燃气体泄露后的流场中,非均匀性以各个热力学状态参数的空间分布梯度的形 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言随着全球能源需求的不断增加,非常规油气资源的开发利用成为解决能源危机的有效途径[1-2].页岩气是一种重要的非常规油气资源,其主要分布在中国、阿根廷、美国等地区,中国页岩气资源分布广泛[3],如图1,并且经探明其可采资源量达36万亿立方米,占全球页岩气可采资源量的20%,居世界首位[4].one ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01颗粒材料广泛地存在于自然环境、工业生产和日常生活等诸多领域,其受加载速率、约束条件等因素的影响具有复杂的力学行为.颗粒材料常与流体介质、工程结构物耦合作用并共同组成复杂的颗粒系统,并呈现出非连续性、非均质性的复杂力学特性.目前,离散元方法已成为解决不同工程领域颗粒材料问题的有力工具,然而其在真实颗粒 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言多相流广泛存在于自然界和工业应用中.对多相流进行高精度和高效率的建模和模拟非常重要.然而,其中流动形态和界面跟踪的复杂性限制了基于网格的传统方法模拟多相流能力,尤其对于存在界面大变形、不连续性和多物理过程的多相流动.而无网格方法可以很好地处理网格方法遇到的上述问题.在过去几十年发展起来的无网格方 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言颗粒物质是由大量离散固体相互作用而形成的复杂体系,在自然界和工业界广泛存在.以水利和岩土工程中的堆石体为例,由于取材方便,且对地形、地质条件有较强的适应性,在堆石坝、路堤、机场高填方地基等工程建设中得到广泛应用.这些工程一旦出现问题和隐患,将会严重威胁人民生命财产安全,因此迫切需要深入研究颗粒材 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言滚动阻力问题涉及车辆工程[1],土木工程[2]和农业[3-4]等许多领域.与滑动阻力相比滚动阻力通常较小[5],如硬质圆形或球型颗粒相对滚动时滚动摩擦系数一般为10?5~10?3,滑动摩擦系数通常为0.1~1.从数值来看,滚动摩擦系数比滑动摩擦系数要小得多,但是滚动摩擦对颗粒的宏观力学特性有着非 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言作为离散颗粒材料的土壤(或岩体),是日常生活中最常见的随机多孔介质,冲击载荷作用下材料的动力学响应对于工程实践和地质灾害防控有着重要的指导意义.注意到应力波的传播行为与介质性质密切相关,基于应力波的行为特征分析可提供一种非侵入式研究颗粒材料性质的途径.因此有非常多的****致力于研究冲击载荷作用 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言颗粒材料广泛存在于各类自然环境和工程活动中,人类几乎所有的基础设施都建造于岩土材料这类典型的颗粒材料上,理解和预测此类材料在外载作用下的力学响应具有重要的意义.岩土材料通常由粒径不一,形状各异的矿物颗粒以及颗粒之间的空隙组成.颗粒间的互相滑动会引起不可恢复的塑性变形,因而,颗粒材料在剪切作用下极 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01引言基于粉床的增材制造(additivemanufacturing,AM)技术在工业上被广泛应用[1-2],铺粉工艺是该增材制造技术的关键工序之一[3-4],铺展出平整均匀的高密度粉床是制备优良性能零件的前提条件.在薄层粉末(粉层厚度通常在200μm以下)的铺展过程中,由于微米级颗粒的粘附团聚和堵塞 ...
中科院力学研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-01
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